基于WiMAx技術(shù)的武警部隊無(wú)線(xiàn)視頻監控系統

1．2 WiMAX技術(shù)用于的武警部隊無(wú)線(xiàn)視頻監控系統的優(yōu)勢
武警部隊所使用的視頻監控系統，一般數百米內設一個(gè)監控點(diǎn)，具有覆蓋范圍廣，覆蓋點(diǎn)多、質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。而目前無(wú)線(xiàn)監控系統多使用基于Wi-Fi的IP無(wú)線(xiàn)監控技術(shù)，其采用IEEE 802．11作為無(wú)線(xiàn)傳輸標準，傳輸距離僅幾百米，其數據傳輸率較低，QoS機制不夠完整，這都限制其在武警部隊中的應用。
WiMAX的覆蓋能力完全滿(mǎn)足視頻監控點(diǎn)的分布特點(diǎn)，在一個(gè)WiMAX基站覆蓋范圍內可存在多個(gè)連續設置的監控點(diǎn)。同時(shí)，WiMAX具有非視距傳輸的特性，可以滿(mǎn)足復雜環(huán)境中的傳輸要求。WiMAX還可以作為有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入(Cable、DSL)的無(wú)線(xiàn)擴展，方便地實(shí)現邊遠地區的網(wǎng)絡(luò )連接。
WiMAX采用面向連接方式，定義了完整的QoS機制。其MAC層支持4種業(yè)務(wù)：非請求的寬帶分配業(yè)務(wù)、實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)、非實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)、盡力傳輸業(yè)務(wù)，向用戶(hù)提供具有QoS性能的數據、視頻和語(yǔ)音服務(wù)，能夠滿(mǎn)足視頻監控所需的QoS要求。
采用802．16d標準工作在頻分雙工模式(即FDD模式)上的WiMAX，占用一對3．5 MHz頻點(diǎn)，一個(gè)扇區可提供的上、下行總帶寬超過(guò)15 Mb／s；每個(gè)WiMAX客戶(hù)端(即WiMAX CPE――Client Produce Equipment，用戶(hù)端設備產(chǎn)品)可提供最大10 Mb／s的吞吐量，能夠滿(mǎn)足各種帶寬需求的監控要求；按照每個(gè)監控點(diǎn)1 Mb／s帶寬需求，單個(gè)WiMAX基站可支持10個(gè)左右的監控點(diǎn)視頻傳輸需求。

2 基于WiMAX技術(shù)的武警部隊無(wú)線(xiàn)監控系統
本系統由前端視頻采集、網(wǎng)絡(luò )傳輸以及視頻信息管理三個(gè)子系統組成。前端視頻采集子系統主要用于信息監控。網(wǎng)絡(luò )傳輸子系統以無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)方式完成監控中心和前端視頻采集的數據交換。視頻信息管理子系統主要完成視頻信息的存儲、轉換、加密等。系統的整體結構如圖2所示。

2．1 前端視頻采集子系統
前端視頻采集子系統位于監控點(diǎn)，主要進(jìn)行監控數據的采集，包括無(wú)線(xiàn)攝像機、云臺、解碼器等設備。前端系統的傳輸接入必須采用數字接入方式，在前端就將圖像轉化成數字信號再傳遞到監控中心，以減少傳輸帶寬。
該系統選用的無(wú)線(xiàn)攝像機是一種集視頻壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、嵌入式等多種先進(jìn)技術(shù)于一體的數字攝像設備。集成了鏡頭、光學(xué)過(guò)濾器、影像感應器、視頻壓縮卡、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡等設備，能夠實(shí)現視頻采集、視頻壓縮以及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸等諸多功能，這樣無(wú)需計算機的協(xié)助便可獨立完成監控點(diǎn)的工作。無(wú)線(xiàn)攝像機有自己獨立的IP地址，這樣監控中心以及城域網(wǎng)上的用戶(hù)使用標準的瀏覽器就可以根據IP地址對網(wǎng)絡(luò )攝像機進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)、觀(guān)看實(shí)時(shí)圖像和監測數據；授權用戶(hù)可以通過(guò)網(wǎng)管系統遠程控制攝像機和云臺鏡頭的動(dòng)作或對系統進(jìn)行配置，從而可以對目標進(jìn)行全方位的監控。
云臺是安裝和支撐攝像頭的設備，分為兩種固定云臺和電動(dòng)云臺。固定云臺適用于監視范圍不大的情況，在固定云臺上安裝好攝像機后可調整攝像機的水平和俯仰的角度，達到最好的工作姿態(tài)后，只要鎖定調整狀態(tài)就可以了。電動(dòng)云臺適用于對大范圍進(jìn)行掃描監視，它可以擴大攝像機的監視范圍，通過(guò)接收來(lái)自控制器的信號精確地運行定位。由于不同廠(chǎng)家的云臺和控制設備所使用的協(xié)議都各不相同，解碼器主要用于中轉控制端發(fā)出的數字信號。
2．2 網(wǎng)絡(luò )傳輸子系統
網(wǎng)絡(luò )傳輸子系統由WiMAx　CPE、無(wú)線(xiàn)基站和IP承載網(wǎng)組成。WiMAX　CPE作為WiMAX網(wǎng)絡(luò )的無(wú)線(xiàn)客戶(hù)終端，布設于監控點(diǎn)，使用小波束角定向天線(xiàn)，完成與基站的數據相互交換。無(wú)線(xiàn)基站主要接入多個(gè)WiMAX　CPE設備，同時(shí)完成與IP承載網(wǎng)的數據交換。單WiMAX扇區站下可支持多CPE，每個(gè)CPE負責接入一個(gè)或多個(gè)視頻監控前端，CPE的射頻模塊將信號變頻到適宜的頻率經(jīng)天線(xiàn)發(fā)送到WiMAx基站，實(shí)現對多個(gè)監控點(diǎn)視頻信號的匯聚。
2．3 視頻信息管理子系統
視頻信息管理子系統設在監控中心，主要由視頻存儲服務(wù)器和監控管理服務(wù)器組成，完成視頻信息的存儲、管理、查詢(xún)、系統配置和實(shí)時(shí)監控等任務(wù)。監控管理服務(wù)器為整個(gè)視頻監控系統提供業(yè)務(wù)邏輯控制，完成監控中心的視頻圖像切換或分發(fā)，對WiMAX CPE進(jìn)行參數配置、實(shí)時(shí)查看指定點(diǎn)監控信息，是視頻監控的核心業(yè)務(wù)實(shí)現平臺。數據庫服務(wù)器完成視頻監控信息的存儲、管理與備份，并為局域網(wǎng)的其他服務(wù)器和授權用戶(hù)提供歷史數據瀏覽、檢索等服務(wù)。